CN103892285B - 纯天然超微钙粉的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纯天然超微钙粉的制备工艺,包括选材、清洗、粉碎、煅烧、研磨、水解和超微研磨等几个步骤。本发明无需在惰性气体下煅烧,燃烧充分,加热时间大大缩短,仅需几个小时,因此生产效率提高,减少了劳动时间,同时降低产品成本,能够满足市场日益扩大的需求;将煅烧后的产物进行水解,使其释放出大量热能,降低在运输储运过程中的不稳定性,具有更高的安全性;而且水解后形成的氢氧化钙等物质属于水中微溶的强碱类物质,因此具有长效的良好的抑菌作用;同时,水解之后的产物再进行研磨,不但缩短了研磨时间,而且可以将研磨微粒研磨到更小的范围内,使其作用表面积增大,功效增大,成本降低。

Description

纯天然超微钙粉的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种酸性中和剂的制备工艺,具体涉及一种纯天然超微钙粉的制备工艺。
背景技术
由于现代人多食用细粮、鱼肉等高酸性食品,而且生活紧张、通宵熬夜,加上水质与空气污染、缺乏运动和不良情绪的影响,因此多呈现酸性体质。在饮用水方面,目前人们饮用的水和饮料大都为酸性。根据生物学家的报告,成年人人体内水分约占人体重的60%-70%。这其中包括血液和体液。因此,每个人每天需要补充8杯水来维持体能。然而,纯净水的加工技术使水中的矿物质——其中包括可以中和体内酸性物质的矿物质的流失。经过加工的纯净水暴露在空气中时,其pH值很快会由中性的7.0转变成酸性。此外,儿童和青少年喜欢饮用果汁、咖啡、可乐以等饮料,而这些饮料的酸性值通常也很高。在食物方面,目前多数水果、蔬菜、肉类甚至海产品都会频繁的使用化学肥料、杀虫剂、抗生素以及生长激素,从而严重的危害了人体健康。而酸性体质正是许多慢性病及癌症的温床,体质过酸者体内的免疫系统忙于矫正酸化的体质以防止癌症等慢性病的形成,自然消弱了人体对外的抵抗力,因此极易受到细菌侵害而感染疾病。
另外,随着工业化的进程,由于环保意识的淡薄,农田和水源受到了严重的污染,能够正常使用的耕地越来越少,导致土地由于难以得到休养而越来越贫瘠。为了增加粮食产量而大量的使用化肥农药,使得土地越来越酸性化。
钙是人体含量最多的矿物质,有99%的钙存在于骨骼和牙齿里,1%存在于我们的血液里,称之为血钙,人体缺钙会引起骨质疏松症。根据中华医学会调查显示:目前中国人的钙日均摄入量仅为400毫克左右,而中华医学会建议的每日钙补充量为800-1000毫克。为了保持血液中钙的浓度,身体就会把骨头里的钙抽出来补充到血液中,造成骨骼中钙的流失,这种情况我们叫做身体缺钙了。钙的补充可以通过食用含钙食品、含钙保健品和含钙药品来实现,但这种补充钙的方式往往吸收效果很差,达不到治疗身体缺钙的效果。
水果、蔬菜、肉类、家禽类、甚至海产品都会频繁的使用化合物,例如化学肥料、杀虫剂、抗生素以及生长激素,这些物品会促进动植物的生长以及用于保持美观的外表。这些存留在食材的表面或内部的有害物质,严重影响人体的健康。。
含有大量钙的天然材料,如贝类及矿物质,经过加工制备可以得到改变液体大分子的酸性中和剂,这些物质被人体摄入后不仅能对水起到净化作用,而且可以产生良好的补充人体钙质的效果,且对于食材有良好的清洁作用。然而,目前这种改变液体大分子的酸性中和剂的生产工艺往往存在耗时长、加工周期长的问题,从而难以满足市场的需求。这主要是由于工艺所需的天然材料,尤其是贝类,需要耗费大量的人力对其进行冲洗和粉碎,以去除内部的死体以及贝类表面的重金属污染;同时要花大量时间在物质冲洗后对其进行干燥。
美国专利US7662416B2公开了一种酸性中和剂的制备工艺,该专利所述的制备工艺包括选材、清洗去除重金属、研磨至颗粒大小为100μm-20mm、氮气保护下高于1100℃的条件下煅烧3-18个小时、纳米研磨至颗粒的粒径到达纳米级别等步骤。然而该专利的煅烧步骤需要在氮气保护下进行,而且煅烧时间长达3-18个小时。发明专利申请201210183618.7公开了一种钙粉及其制备方法。该发明所述的钙粉的制备方法包括如下工艺步骤:1)将贝壳清洗、干燥、粉碎;2)将所得贝壳碎末在非含氧环境下,500~600℃,烧制2~4小时;3)将前述步骤所得烧制产物在含氧环境下,600~900℃,烧制1~3小时;4)将含氧烧制所得产物研磨成粉末。该专利虽然煅烧时间缩短至几个小时,然而其煅烧过程包括非含氧环境煅烧和含氧环境煅烧两个步骤,操作步骤繁琐。
发明内容
为克服现有技术的诸多缺陷,本发明提供了一种纯天然超微钙粉的制备工艺,所述制备工艺可以十分方便的制作生产纯天然超微钙粉。
本发明的技术方案:纯天然超微钙粉的制备工艺,包括选材、清洗、粉碎、煅烧、研磨、水解和超微研磨等以下几个步骤:
①选材:搜集含钙量大于30%的原料,所述原料包括海洋生物和矿石;
②清洗:对原料进行初步清洗和深度清洗;所述初步清洗步骤采用水洗打磨方式,以除去原料的表面污迹和表皮,所述深度清洗步骤采用高压水洗方式,以去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒采用程序升温的方式进行加热煅烧,以实现其中含钙成分物质的分解为目的;所述程序升温的步骤包括:(a)初步升温至350-1600℃,煅烧1.5-3小时,直至原料受热形成裂纹;(b)继续升温至1000-2000℃,煅烧1-3.5小时,直至碳酸钙完全分解;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解:加入适量水进行水解,得到水磨原浆;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
优选的是,所述海洋生物包括砗磲贝、牡蛎贝、海螺、珍珠和珍珠母。
优选的是,所述步骤⑥水解和步骤⑦超微研磨之间包括烘干步骤,对水磨原浆进行加热适量除去水磨原浆中的水分,所述加热温度为240-260℃。
优选的是,所述原料为矿石时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至350-400℃加热2-2.5小时,然后升温至1000-1200℃加热1-2小时。
优选的是,所述原料为牡蛎壳时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至700-900℃时加热1.5-2小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
优选的是,所述原料为砗磲贝时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1100-1300℃时加热2.5-3小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
优选的是,所述原料为珍珠时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1400-1600℃时加热2-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2-2.5小时。
优选的是,所述原料为珍珠母时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1000-1200℃时加热1.5-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
优选的是,所述步骤②的高压水洗步骤为:采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料进行喷射,所述喷射时间为15-20分钟。
其中,所述步骤④首先采用低温煅烧,使原料均匀受热,形成裂纹,内部结构松散,为下一步高温煅烧充分做铺垫;这是由于直接高温煅烧会使原料表面形成致密氧化钙保护膜,从而导致内部钙很难进行脱氧处理,这就需要延长煅烧时间,浪费更多的能源,而且煅烧不彻底,不易形成均匀的钙粉。
实验A1、A2采用的原料为牡蛎壳,A3、A4采用的原料为石灰石,结果见表1和表2。申请人发现,与一直在高温下恒温加热相比,先低温加热更容易使贝壳等致密的结构首先产生裂纹,变得松散,后期高温加热使结构更加松散,更容易分解,因此受热更加均匀;而一开始采取高温加热,容易由于原料表面接受快速受热而形成致密氧化钙层,从而导致原料内部受热不均而难以分解,无法形成均匀物料。
由表1可知,先低温后高温加热的煅烧方式与一直在高温下恒温加热的煅烧方式相比,得到的钙粉成分相同。
表1样品A1-A4不同煅烧条件下得到样品的主要成分列表
编号 煅烧条件 样品主要成分
A1 375℃2小时1100℃1小时 氧化钙98%碳酸钙1%其它物质1%。
A2 1100℃3小时 氧化钙98%碳酸钙1%其它物质1%。
A3 500℃1小时900℃1.5小时 氧化钙95%碳酸钙3%其它物质2%。
A4 900℃2.5小时 氧化钙93%碳酸钙4%其它物质3%
由表2可知,先低温后高温加热的煅烧方式与一直在高温下恒温加热的煅烧方式相比,所得钙粉的抑菌效果相同。
表2样品A1-A4煅烧后钙粉的抑菌效果列表
另外,本申请所述的超微钙粉的制备工艺中添加了水解步骤,这是因为煅烧后的产物主要是以氧化钙为主的不稳定氧化物,水解步骤一方面是为了使物料放热避免运输储运过程中由于操作不当引起不必要的危险,另一方面则是为了形成水磨原浆,降低分子间的作用力,有助于步骤⑦中将物料研磨到更细的程度,使产品应用到更广泛的范围。另外,由于水解后形成的氢氧化钙等物质属于强碱类物质,而大部分农药属于酸性物质或酯类物质,与碱性物质作用可以分解为无害中性物质;因此水解得到的产品在去农残等方面具有更好的效果。
按照不同比例的单一组分钙粉混合得到酸性中和剂,酸性中和剂能广泛应用到生活和生产中,可以为人体补钙,调整人体pH值,净化水质,可以用于清洗蔬菜、水果、肉禽、海鲜,中和农药及化肥等酸性物质,同时也可应用于土壤及水质的改良。
本发明的有益效果:
(1)本发明在含氧环境下进行煅烧,经过一定程度的水解后将不同原料烘干研磨,进行配比后也有很好的抑菌、去农残及去除重金属的作用;与现有技术相比,无需在惰性气体下煅烧,燃烧充分,加热时间大大缩短,仅需几个小时,因此生产效率提高,减少了劳动时间,同时降低产品成本,能够满足市场日益扩大的需求;
(2)本发明将煅烧后的产物进行水解,使其释放出大量热能,降低在运输储运过程中的不稳定性,具有更高的安全性;而且水解后形成的氢氧化钙等物质属于水中微溶的强碱类物质,因此具有长效的良好的抑菌作用;同时,水解之后的产物再进行研磨,不但缩短了研磨时间,而且可以将研磨微粒研磨到更小的范围内,使其作用表面积增大,功效增大,成本降低;
(3)本发明采用水磨和高压水喷洗的方式清洗原料表层,可迅速清除附着于表层的重金属及污染,与传统方式长达1-2年的日晒及人工清洗的步骤,大大缩短了加工所需的时间,生产效率大大提高;
(4)本发明采用的原材料都是天然形成或作为废物处理的物质,因此不但降低了生产成本,可以低成本的大量生产所述酸性中和剂。而且对废料的合理利用减轻了环境负担,具有良好的社会意义。
(5)本发明得到的钙粉经过混合,由于不同离子及物质间的相互作用协同,在去除重金属的作用效果有更良好的作用。
具体实施方式
实施例1:
①选材及清洗:取适量矿石,采用水洗打磨方式进行初步清洗,除去原料的表面污迹和表皮,然后采用采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料喷射15-20分钟,去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒置于高温煅烧炉中,首先升温至350-400℃加热2-2.5小时,然后升温至1000-1200℃加热1-2小时;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解:将煅烧研磨后的产品加入适量水,每10公斤产品加入水4公斤,静置3小时左右,形成以Ca(OH)2为主的水磨原浆;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
实施例2:
①选材及清洗:取适量牡蛎壳,采用水洗打磨方式进行初步清洗,除去原料的表面污迹和表皮,然后采用采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料喷射15-20分钟,去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒置于高温煅烧炉中,首先升温至700-900℃时加热1.5-2小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解及烘干:将煅烧研磨后的产品加入适量水,每10公斤产品加入水4公斤,静置3小时左右,形成以Ca(OH)2为主的水磨原浆,然后在230℃左右的烘干箱中烘干;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
实施例3:
①选材及清洗:取适量砗磲贝,采用水洗打磨方式进行初步清洗,除去原料的表面污迹和表皮,然后采用采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料喷射15-20分钟,去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒置于高温煅烧炉中,首先升温至1100-1300℃时加热2.5-3小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解及烘干:将煅烧研磨后的产品加入适量水,每10公斤产品加入水1公斤,静置2-3小时,形成以CaO、Ca(OH)2为主的混合物质,在230℃左右的烘干箱中烘干;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
实施例4:
①选材及清洗:取适量珍珠,采用水洗打磨方式进行初步清洗,除去原料的表面污迹和表皮,然后采用采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料喷射15-20分钟,去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒置于高温煅烧炉中,首先升温至1400-1600℃时加热2-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2-2.5小时;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
实施例5:
①选材及清洗:取适量珍珠母,采用水洗打磨方式进行初步清洗,除去原料的表面污迹和表皮,然后采用采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料喷射15-20分钟,去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒置于高温煅烧炉中,首先升温至1000-1200℃时加热1.5-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解:将煅烧研磨后的产品加入适量水,每10公斤产品加入水1公斤,静置3小时左右,形成以Ca(OH)2为主的水磨原浆;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
(一)去除农残效果的实验:
(1)检测对象:甲胺磷、DDT、地虫磷、氯丹、灭蚁灵;
(2)实验过程:配置一定浓度的农药溶液,均匀分为4份;分别为空白项A、添加美国专利钙粉B、添加未经水解钙粉C、添加实施例1-4制备的水解钙粉,测试去除农残效果。
表3七种钙粉去除农残效果的数据列表
上述实验证明:本申请的制得的钙粉与美国专利钙粉相比,去除率效果相同甚至更加。这主要是因为水解后形成的以氢氧化钙为主的碱性矿物群离子,对于农药能酸性物质或酯类物质有更好的分解作用;而未经水解的钙粉,在水中需要先进行水解作用形成氢氧根离子后,再与农药反应,作用效果不如水解后的效果。而且水解后的钙粉,由于水的作用降低了分子间的作用力,可以将分子研磨到更细的程度,有的分子可以达到纳米级,对于研磨后的分子增大了分子间的作用力使得分子更加活跃,作用效果更好,增大了酸中和剂和酸性化合物分子的接触范围。因此,能够获得更好的酸中和效应。
(二)重金属汞去除的实验:
(1)检测对象:汞;
(2)实验过程:准备四份钙粉,钙粉A1为美国专利钙粉,钙粉B1为根据本发明制备的牡蛎壳粉(实施例2),钙粉C1为根据本发明制备的矿石粉(实施例1),钙粉D1为70%钙粉B1和30%钙粉C1的混合物。配制100μg/l的汞溶液,分为5份,每份500ml;一份为对照组,四份为实验组,每组放入钙粉0.25克,振荡5-10分钟静置,检测比较去除率,结果见表4。
表4四种钙粉及空白去除农残效果的数据列表
样品编号 开始时Hg浓度 结束时Hg浓度 去除率
空白组 100μg/l 100μg/l 0
钙粉A1 100μg/l 12μg/l 88%
钙粉B1 100μg/l 14μg/l 86%
钙粉C1 100μg/l 16μg/l 84%
钙粉D1 100μg/l 5.6μg/l 94%
(三)抑菌效果的实验:
(1)检测对象:水中的菌落数;
(2)实验过程:准备5份培养基,一份为对照组,四份为实验组。准备四份钙粉,钙粉A2为美国专利钙粉,钙粉B2为根据本发明制备的珍珠粉(实施例4),钙粉C2为根据本发明制备的矿石粉(实施例1),配置为质量分数0.5%的钙粉悬浊液,并喷在培养基上,检测结果见表5。
表5四种钙粉及空白抑菌效果的数据列表
本实验证明:经本实验处理的超微钙粉具有更迅速的灭菌效果,且作用时间短,持续效果好。
(四)清洗水果效果的实验:
(1)检测对象:圣女果
(2)实验过程:准备圣女果两份,一份采用清水洗涤,一份喷洒上实施例3制备的超级钙粉后,用清水洗净,品尝产品,发现A有涩味,而B无涩味具有西红柿特有的甜味。这主要是因为,贝壳本身就是提鲜的物质,且经过本工艺加工具有抑菌去酸的作用,使得小西红柿口感变好。
本方法生产的钙粉,喷洒于果蔬上面能提高产品的保质期,这主要是形成了一层天然的防菌保护膜,因为钙粉更加细小,可以形成更加紧密的保护膜,且因为贝壳具有提鲜的作用,将贝壳粉喷洒于果蔬表面可以给果蔬有效提鲜。

Claims (9)

1.纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:包括以下几个步骤:
①选材:搜集含钙量大于30%的原料,所述原料包括海洋生物和矿石;
②清洗:对原料进行初步清洗和深度清洗;所述初步清洗步骤采用水洗打磨方式,以除去原料的表面污迹和表皮,所述深度清洗步骤采用高压水洗方式,以去除原料表面的重金属及顽固淤泥;
③粉碎:将清洗后的原料粉碎为小颗粒,所述小颗粒的粒径为10~20mm;
④煅烧:对粉碎后的小颗粒采用程序升温的方式进行加热煅烧,以实现其中含钙成分物质的分解为目的;所述程序升温的步骤包括:(a)初步升温至350-1600℃,煅烧1.5-3小时,直至原料受热形成裂纹;(b)继续升温至1000-2000℃,煅烧1-3.5小时,直至碳酸钙完全分解;
⑤研磨:对煅烧后的物料进行研磨直至颗粒粒径为20~40μm;
⑥水解:加入适量水进行水解,得到水磨原浆;
⑦超微研磨及烘干:将水磨原浆进行研磨直至微粒粒径为0.1~10μm,在240-260℃的温度条件下进行烘干,得到来自单一原料的超微钙粉;
⑧混合:按照一定比例将不同原料的超微钙粉混合,得到不同用途的混合超微钙粉。
2.根据权利要求1所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述海洋生物包括砗磲贝、牡蛎贝、海螺、珍珠和珍珠母。
3.根据权利要求1所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述步骤⑥水解和步骤⑦超微研磨之间包括烘干步骤,对水磨原浆进行加热适量除去水磨原浆中的水分,所述加热温度为240-260℃。
4.根据权利要求2或3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述原料为矿石时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至350-400℃加热2-2.5小时,然后升温至1000-1200℃加热1-2小时。
5.根据权利要求2或3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述原料为珍珠母时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1000-1200℃时加热1.5-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
6.根据权利要求2或3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述原料为砗磲贝时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1100-1300℃时加热2.5-3小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
7.根据权利要求2或3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述原料为珍珠时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至1400-1600℃时加热2-2.5小时,然后升温至1600-2000℃加热2-2.5小时。
8.根据权利要求2或3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述原料为牡蛎壳时,所述步骤④的工艺步骤为:首先升温至700-900℃时加热1.5-2小时,然后升温至1600-2000℃加热2.5-3.5小时。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的纯天然超微钙粉的制备工艺,其特征在于:所述步骤②的高压水洗步骤为:采用压力为85-90psi,流速为1.5-2.5加仑/分的喷嘴对原料进行喷射,所述喷射时间为15-20分钟。
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